JP2017052011A - Device and method for bending plate-like metallic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製の板、例えば航空機の外板として利用される板状金属材料(板状ワーク)を所定の曲率で円弧状(円筒状)に曲げ成形する技術に関する。 The present invention relates to a technology for bending a metal plate, for example, a plate-like metal material (plate-like workpiece) used as an outer plate of an aircraft into an arc shape (cylindrical shape) with a predetermined curvature.
従来、航空機の外核(横断面は略円筒形)は、所定曲率で曲げられた航空機の外板(例えば、2〜10mm×幅2.5m×長さ6mから10m程度)を何枚かつなぎ合わせて円筒状とすることで得られるため、所定サイズに切り出された外板素材(板状材料)は一枚ずつ、大型のプレスブレーキ(成形機械)により、チップフォーミング(約20mm間隔の3点曲げ(図8参照)を繰り返し約125回程度行い、曲率の調整などがあればそれ以上の回数を実施)により、R3000mm程度のシングルコンター(円筒曲げ、一定曲率曲げ)で成形するようにしている。そして、所定曲率に成形された外板素材(板状材料)を複数枚つなぎ合わせることで、航空機の外核を得ることになる。 Conventionally, the outer core of an aircraft (transverse cross section is substantially cylindrical) is connected to several aircraft outer plates (for example, 2 to 10 mm × width 2.5 m × length 6 m to 10 m) bent at a predetermined curvature. Since it is obtained by making it into a cylindrical shape, the outer plate material (plate-shaped material) cut out to a predetermined size is chip-formed by a large press brake (molding machine) one by one (3 points at intervals of about 20 mm) Bending (refer to FIG. 8) is repeated about 125 times, and if there is a curvature adjustment, the number of times is more than that), and a single contour of about R3000 mm (cylindrical bending, constant curvature bending) is used. . And the outer core of an aircraft is obtained by connecting together a plurality of outer plate materials (plate-like materials) molded to a predetermined curvature.
ここで、航空機の外板は、軽量化のために、円筒曲げする内側(パンチ側)には、複数のポケット溝(窪み)が形成され、これらポケット溝(窪み)の形状はいくつものパターンが存在するといった実情がある(図1(B)の符号3A、図8参照)。 Here, in order to reduce the weight of the aircraft outer plate, a plurality of pocket grooves (dents) are formed on the inner side (punch side) where the cylinder is bent, and there are several patterns for the shape of these pocket grooves (dents). There is a fact that it exists (see reference numeral 3A in FIG. 1B, FIG. 8).
かかるポケット溝(窪み)がある部分を円筒曲げ成形する場合、図8に示したように、各ポケット溝のサイズや形状に対応した板材(厚紙(フィラー:板に近い硬さ)など)を事前にポケット溝内に設置し(埋め込み、はめ込み)(例えば、特許文献1、特許文献2等参照)、凹凸を無くした(厚みを揃えた)状態にて成形を行うようにすることで、一律のコンター成形品(所定曲率の円筒曲げ成形品)を得ている。
When cylindrically forming a portion with such pocket grooves (dents), as shown in FIG. 8, a plate material (cardboard (filler: hardness close to the plate), etc.) corresponding to the size and shape of each pocket groove is used in advance. In the pocket groove (embedding, fitting) (see, for example,
ここで、所定のコンター(曲率、輪郭)を得るためには、作業者は、数回のプレス動作毎に、コンターを計測して、パンチの押し込み量を微調整する必要がある。
パンチの押し込み量を微調整するには厚紙(フィラー)の厚さの微調整が必要であり、厚紙をポケット溝に埋め込む作業自体が煩雑で多くの時間を費やすうえに、熟練した職人であっても厚紙の微妙な厚さ調整(微妙な高さ調整)には多くの時間が費やされるため、例えば1枚の外板を成形して完成するために、例えば4時間もの時間を費やしてしまう、といった実情がある。
Here, in order to obtain a predetermined contour (curvature, contour), the operator needs to measure the contour and finely adjust the punch push-in amount every several press operations.
Fine adjustment of the punch push-in amount requires fine adjustment of the thickness of the cardboard (filler), and the work itself for embedding the cardboard in the pocket groove is complicated and requires a lot of time. However, since a lot of time is spent on the fine thickness adjustment (fine height adjustment) of the cardboard, for example, it takes 4 hours to form and complete one outer plate, for example. There is the actual situation.
さらに、航空機の外板素材(板状材料)は、板厚が2〜10mm程度と薄いにもかかわらず、幅寸法が2.5m程度で、長さ寸法(長手方向寸法)が6〜10m程度と非常に大きな部品であるため、成形後に自重で撓むため、その状態でコンターを計測しても所定の曲率が得られているか否かを精度良く検査することは難しく熟練を要するといった実情もある。 In addition, aircraft outer plate materials (plate-like materials) have a width of about 2.5 m and a length (longitudinal dimension) of about 6 to 10 m, although the plate thickness is as thin as about 2 to 10 mm. Since it is a very large part and bends by its own weight after molding, it is difficult to accurately inspect whether a predetermined curvature is obtained even if the contour is measured in that state, and there is a situation that requires skill is there.
また、成形の際に外板素材にキズが付くことを防止するために、パンチにはゴムが巻き付けられていると共に、ダイにはカバープレート(外板素材より柔らかい部材)が敷いてあるため、これらの経時劣化により成形精度も変化するので、長期間一定精度で成形を行うことは難しいといった実情もある。また、チップフォーミング法は、ダイの前後の支点間距離(図8参照)が狭いので材料に変形を与えるための荷重が大きくなり、プレスに高能力が必要となる。 Also, in order to prevent the outer plate material from being scratched during molding, rubber is wrapped around the punch, and the cover plate (member softer than the outer plate material) is laid on the die, Since the molding accuracy also changes due to the deterioration with time, there is a situation that it is difficult to perform molding with a constant accuracy for a long time. Further, in the chip forming method, since the distance between the fulcrum before and after the die (see FIG. 8) is narrow, the load for giving deformation to the material becomes large, and high capacity is required for the press.
また、従来、プレスブレーキ(成形機械)によるチップフォーミング法で外板を成形していたため、長さ寸法(長手方向寸法)が6〜10m程度の外板素材を受け入れるために10m以上の間口(コラム間隔)を持った大型のプレスブレーキが必要となっていた。 In addition, since the outer plate is conventionally formed by a chip forming method using a press brake (molding machine), a frontage of 10 m or more (column) is required to accept an outer plate material having a length dimension (longitudinal dimension) of about 6 to 10 m. A large press brake with an interval) was required.
このため、プレスブレーキのスライド(パンチ)は、図7に示すように、撓みが生じてしまうため、剛性を確保(長手方向の撓み抑制)するために巨大化し、質量の増大、作動エネルギの増大を招き、延いては作動エネルギを蓄える時間が長く必要で作動サイクルを長く取る必要があるため生産効率が低いといった実情もある。 For this reason, the slide (punch) of the press brake is bent as shown in FIG. 7, so that the press brake slide (punch) becomes enormous in order to ensure rigidity (inhibition of bending in the longitudinal direction), increasing mass, and increasing operating energy. As a result, it takes a long time to store the operating energy, and it is necessary to take a long operating cycle.
航空機の外板の円筒曲げ成形において、従来多くの作業時間を費やしていた作業(厚紙のポケット溝(窪み)への埋め込み作業や厚紙の厚さの微調整を行いながらの成形作業)、及び材料の大きさが間口となり巨大化したプレスブレーキ(成形機械)等は、チップフォーミング法による3点押し(図8)による成形方法が採用されていることが原因であると考えられる。 In cylindrical bending of outer panels of aircraft, work that used to take a lot of work (formation work while embedding in cardboard pocket grooves or fine adjustment of cardboard thickness), and materials It is considered that the press brake (molding machine) and the like, whose size became a frontage and increased in size, are caused by the adoption of a molding method by three-point pressing (FIG. 8) by the chip forming method.
このようなことから、どのようなパターンのポケット溝が形成されていても、ポケット溝埋め作業を不要とし、数回程度の成形工程で製品形状を得ることができ、更に、巨大な成形機械を不要とした新しい成形方法を構築することが望まれる。 Because of this, no matter what pattern pocket grooves are formed, pocket groove filling work is unnecessary, and product shapes can be obtained in several molding steps. It is desirable to construct a new molding method that is unnecessary.
本発明は、上述した実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、効率良く、かつ、高い精度で、航空機の外板などの板状金属材料を所定曲率をもって成形(円筒曲げ成形)することができる板状金属材料の曲げ成形装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has a relatively simple and low-cost configuration, and efficiently and accurately forms a plate-shaped metal material such as an outer plate of an aircraft with a predetermined curvature. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for bending a sheet metal material that can be (cylindrical bending).
このため、本発明は、
板状金属材料の曲げ成形を行う板状金属材料の曲げ成形装置において、
該板状金属材料の表面に着脱可能に吸着させる吸着手段を先端に備え、基端が装置ベースに取付けられ、基端から吸着手段までの長さを伸縮可能な伸縮手段を複数有し、
前記複数の伸縮手段は、板状金属材料の曲げの外側表面を前記吸着手段が吸着可能となる位置に配置され、かつ、前記各伸縮手段の基端が、装置ベースに対して前記板状金属材料の曲げ断面に平行な面内にて枢動可能に取り付けられており、
前記板状金属材料の曲げ成形時に、前記吸着手段を前記板状金属材料の曲げの外側表面に吸着させ、その状態で前記伸縮手段を伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とする。
For this reason, the present invention
In a plate metal material bending apparatus for bending a plate metal material,
The tip is provided with a suction means for detachably adsorbing to the surface of the plate-shaped metal material, the base end is attached to the apparatus base, and has a plurality of expansion / contraction means that can extend and contract the length from the base end to the suction means,
The plurality of expansion / contraction means are arranged at positions where the adsorption means can adsorb the outer surface of the bending of the plate-shaped metal material, and the base end of each expansion / contraction means is the plate-shaped metal with respect to the apparatus base. It is pivotally mounted in a plane parallel to the bending section of the material,
At the time of bending the plate-shaped metal material, the adsorption means is adsorbed on the outer surface of the plate-shaped metal material, and the expansion / contraction means is expanded and contracted to give the plate-shaped metal material bending deformation. It is characterized by doing.
本発明において、前記吸着手段が、前記伸縮手段の先端に揺動可能に取り付けられていることを特徴とすることができる。 In the present invention, the suction means may be swingably attached to the tip of the expansion / contraction means.
本発明において、前記板状金属材料の端部を解放可能に厚さ方向に挟持する挟持手段を、前記板状金属材料の幅方向の両側、かつ、曲げ断面に直交する方向に複数備え、
該挟持手段により前記板状金属材料の端部を厚さ方向に挟持しながら装置ベースに対して回動させること、及び前記板状金属材料の幅方向及び曲げ断面に直交する方向に設置されている前記伸縮手段が有する吸着手段を前記板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で前記伸縮手段を伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とすることができる。
In the present invention, a plurality of clamping means for releasably clamping the end portion of the plate-like metal material in the thickness direction is provided on both sides in the width direction of the plate-like metal material and in a direction perpendicular to the bending cross section,
The end of the plate-shaped metal material is rotated with respect to the apparatus base while the end of the plate-shaped metal material is clamped in the thickness direction by the clamping means, and is installed in a direction perpendicular to the width direction and the bending section of the plate-shaped metal material. The adsorption means included in the expansion / contraction means is adsorbed on the surface of the plate-shaped metal material, and in this state, the expansion / contraction means is expanded and contracted to give bending deformation to the plate-shaped metal material. it can.
本発明において、前記挟持手段は、前記板状金属材料の幅方向に移動可能に構成されることを特徴とすることができる。
また、本発明において、前記伸縮手段は、その伸縮量を制御可能に構成されることを特徴とすることができる。
In the present invention, the clamping means may be configured to be movable in the width direction of the plate-like metal material.
In the present invention, the expansion / contraction means may be configured to control the expansion / contraction amount.
本発明において、前記複数の伸縮手段を同一方向に伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形した後、内側の伸縮手段から外側の伸縮手段に向かって順に前記同一方向とは逆方向に伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とすることができる。 In the present invention, the plurality of expansion / contraction means are expanded and contracted in the same direction to bend and deform the plate-shaped metal material, and then reversely from the same direction in order from the inner expansion / contraction means toward the outer expansion / contraction means. It can be characterized in that it is formed by expanding and contracting in a direction to give bending deformation to the plate-shaped metal material.
本発明において、前記板状金属材料の幅方向及び曲げ断面に直交する方向に設置されている前記伸縮手段は、垂直方向から見たときに千鳥状に配置されていることを特徴とすることができる。
本発明において、前記吸着手段の上に載せた状態における前記板状金属材料のコンターを上方から計測可能な3D形状測定機が備えられることを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の板状金属材料の曲げ成形装置。
In the present invention, the expansion and contraction means installed in the direction perpendicular to the width direction and the bending section of the plate-like metal material are arranged in a staggered pattern when viewed from the vertical direction. it can.
8. The method according to
本発明に係る板状金属材料の曲げ成形方法は、
板状金属材料の表面に着脱可能に吸着させる吸着手段を先端に備え、基端が装置ベースに取り付けられ、基端から吸着手段までの長さを伸縮可能であり、かつ基端が成形方向に枢動可能に構成された伸縮手段を複数有する板状金属材料の曲げ成形装置を用いて、
吸着手段を板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で伸縮手段を伸縮および枢動させて板状金属材料に曲げ変形を与えて成形すると共に、
前記複数の伸縮手段を同一方向に伸縮させて板状金属材料に曲げ変形を与えて成形した後、内側の伸縮手段から外側の伸縮手段に向かって順に前記同一方向とは逆方向に伸縮させると共に、板状金属材料の曲がりに応じて伸縮手段を枢動させて、板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とする。
The method for bending a sheet metal material according to the present invention is as follows.
Adsorbing means for detachably adsorbing to the surface of the plate-like metal material is provided at the tip, the base end is attached to the device base, the length from the base end to the suction means can be expanded and contracted, and the base end in the molding direction Using a plate-shaped metal material bending apparatus having a plurality of expansion and contraction means configured to be pivotable,
While adsorbing the adsorbing means on the surface of the plate-shaped metal material, in the state, the expansion and contraction means is expanded and contracted to give the plate-shaped metal material bending deformation,
The plurality of expansion / contraction means are expanded and contracted in the same direction to bend and deform the plate-like metal material, and then are expanded and contracted in the direction opposite to the same direction in order from the inner expansion / contraction means to the outer expansion / contraction means. The sheet metal material is formed by bending the expansion / contraction means according to the bending of the sheet metal material, and bending the plate metal material.
板状金属材料の端部を解放可能に厚さ方向に挟持する挟持手段を、前記板状金属材料の幅方向の両側、かつ、曲げ断面に直交する方向に複数備えると共に、
板状金属材料の表面に着脱可能に吸着させる吸着手段を揺動可能に先端に備え、基端が装置ベースに取り付けられ、基端から吸着手段までの長さを伸縮可能であり、かつ、基端が、曲げ断面に平行な面内にて枢動可能に構成された伸縮手段を複数有した板状金属材料の曲げ成形装置を用いて、
吸着手段を板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で伸縮手段を伸縮及び枢動させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えると共に、
前記挟持手段により前記板状金属材料の両端部を曲げ変形させて成形することを特徴とする。
A plurality of clamping means for releasably clamping the end of the plate-shaped metal material in the thickness direction are provided on both sides in the width direction of the plate-shaped metal material and in a direction perpendicular to the bending cross section,
An adsorption means for detachably adsorbing to the surface of the plate-shaped metal material is provided at the tip so as to be swingable, the base end is attached to the apparatus base, the length from the base end to the adsorption means can be expanded and contracted, and the base Using an apparatus for bending a plate-like metal material having a plurality of expansion and contraction means whose ends are configured to be pivotable in a plane parallel to the bending section,
The adsorption means is adsorbed on the surface of the plate-shaped metal material, and in that state, the expansion / contraction means is expanded and contracted to give bending deformation to the plate-shaped metal material,
It is characterized in that both ends of the plate-like metal material are bent and deformed by the clamping means.
本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、効率良く、かつ、高い精度で、航空機の外板などの板状金属材料を所定曲率をもって成形(円筒曲げ成形)することができる板状金属材料の曲げ成形装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to form a plate-shaped metal material such as an outer plate of an aircraft with a predetermined curvature (cylindrical bending) with high accuracy and with a relatively simple and low-cost configuration. An apparatus and method for bending a sheet metal material that can be provided can be provided.
以下に、本発明の一実施の形態に係る板状金属材料の曲げ成形装置及び曲げ成形方法について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a plate-shaped metal material bending apparatus and bending method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
発明者等は、航空機の外板の円筒曲げの内側(曲率半径の中心側)面には、複数の様々な形状のポケット溝(窪み)が存在するが、その外側面(反対側の面)はポケットが無く平坦であることに着目し、この円筒曲げの外側(曲率半径の中心の反対側)面を吸着して引っ張ることとし、かかる引っ張りにより外板素材(板状材料)に強制変位を与えることで円筒状に曲げ(所定曲率を持たせて)成形する方法を構築した。 The inventors have found that there are a plurality of pocket grooves (dents) of various shapes on the inner surface (center side of the radius of curvature) of the cylindrical outer plate of the aircraft, but the outer surface (opposite surface). Paying attention to the fact that there is no pocket and flat, the outer surface of the cylindrical bend (opposite the center of the radius of curvature) is attracted and pulled, and this pulling forces the outer plate material (plate-like material) to be displaced. A method of bending into a cylindrical shape (giving a predetermined curvature) was provided.
吸着は吸着盤(真空吸着、磁気吸着など)にて行うが、吸着盤の高さ方向位置(図2において上下方向位置)はサーボスクリュウジャッキ(位置制御可能なアクチュエータ)などにより位置制御可能に構成される。 Adsorption is performed by an adsorption board (vacuum adsorption, magnetic adsorption, etc.), but the position in the height direction of the adsorption board (vertical direction position in Fig. 2) can be controlled by a servo screw jack (actuator with position control). Is done.
具体的には、図1(C)〜(E)、図2〜図4に示すように、本実施の形態に係る板状材料の曲げ成形装置1においては、吸着盤10(真空吸着の場合は吸着カップ)が先端に取り付けられたサーボスクリュウジャッキ20A〜20Gが、枢軸21a〜21gを介してベッド2に複数取り付けられている。
Specifically, as shown in FIGS. 1C to 1E and FIGS. 2 to 4, in the
なお、吸着盤10が本発明に係る吸着手段の一例に相当し、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gが本発明に係る伸縮手段の一例に相当する。また、ベッド2が本発明に係る装置ベースに相当する。
The
本実施の形態においては、航空機の外板等の素材となる板状材料(板状金属材料)3は、例えば超々ジュラルミン(2524 T3)などの金属材料であり、図1(A)、図1(B)に示すように、例えば、厚さ2〜10mm×幅2.5m×長さ6mから10m程度のサイズを有している。また、図1(B)に示すように、板状材料3の上面には様々な形状のポケット溝(窪み)3Aが複数形成(刻設)されている。
In the present embodiment, the plate-like material (plate-like metal material) 3 serving as a raw material for an aircraft outer plate or the like is a metal material such as ultra-super duralumin (2524 T3), for example, as shown in FIGS. As shown in (B), for example, it has a size of about 2 to 10 mm in thickness, 2.5 m in width, 6 m to 10 m in length. As shown in FIG. 1B, a plurality of pocket grooves (dents) 3A having various shapes are formed (engraved) on the upper surface of the plate-
図1(C)、図2、図4に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gは、円筒状(円弧状)に曲げられる板状材料3のその円筒状の周方向(板状材料3の幅方向)に沿って並んで配設されている。また、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gは枢軸21a〜21gに枢動可能に支持され、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの長手方向中心軸(伸縮方向中心軸)は、所定曲率で円筒状に曲げられる板状材料3のその曲率半径の中心に向かうように(円筒の法線方向に沿うように)枢動されるように構成されている。
As shown in FIGS. 1C, 2, and 4, the servo screw jacks 20 </ b> A to 20 </ b> G have a cylindrical circumferential direction of the plate-
また、図1(A)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gは、板状材料3の長さ方向に、複数列備えられている。本実施の形態においては、長さ方向において、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gと、これと隣接するサーボスクリュウジャッキ20A〜20Gと、の間に、サーボスクリュウジャッキ20H〜20Mが備えられている。また、幅方向において、サーボスクリュウジャッキ20Hはサーボスクリュウジャッキ20Aと20Bの間に、サーボスクリュウジャッキ20Iはサーボスクリュウジャッキ20Bと20Cの間に、というように、吸着盤10の中心位置を長さ方向においてできるだけ接近させることができるように、千鳥状に配設されている。
以下において、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gを複数あるサーボスクリュウジャッキの代表として説明する。
Further, as shown in FIG. 1A, the servo screw jacks 20 </ b> A to 20 </ b> G are provided in a plurality of rows in the length direction of the plate-
In the following, the
かかる構成の板状材料の曲げ成形装置1では、以下のようなステップにより、板状材料3を所定曲率で円筒状(円弧状)に曲げる成形を行う。
In the plate-shaped
ステップ1(図2ではS1。以下、同様)では、図2(A)、図1(C)に示すように、各サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの吸着盤10の高さ位置(各サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの伸縮量)が調整されて平坦な状態にされる。かかる状態は待機状態であり、この待機状態にて板状材料3が搬入され吸着盤10の上にセットされる。
In step 1 (S1 in FIG. 2, the same applies hereinafter), as shown in FIGS. 2 (A) and 1 (C), the height positions of the
ステップ2(S2)では、図2(B)に示すように、吸着盤10により板状材料3の下面(ポケット溝が無い側の面)を吸着する。
In step 2 (S2), as shown in FIG. 2 (B), the lower surface of the plate-like material 3 (the surface without the pocket groove) is adsorbed by the
ステップ3(S3)では、図2(C)、図1(D)に示すように、板状材料3の幅方向両端付近を下方からクランプ兼用ベンダー30A、30Bにより支持すると共に、吸着盤10により板状材料3を吸着した状態で、所定曲率が得られる所定位置まで、位置制御(各サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの伸縮量制御)により各サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのロッド20a〜20gを下げて(収縮させて)、吸着盤10を下降させる。これにより、板状材料3の幅方向中心付近が、所定曲率(R1000mm程度)に塑性加工(円筒状に曲げ成形)される。
なお、超々ジュラルミンは、スプリングバックが大きいので、R1000mm程度変形させることで、開放したときにR3000mm程度の曲率が得られる(図1(D)参照)。
In step 3 (S3), as shown in FIGS. 2 (C) and 1 (D), both ends in the width direction of the plate-
Since ultra-duralumin has a large spring back, a curvature of about R3000 mm can be obtained when it is opened by deforming about R1000 mm (see FIG. 1D).
ここで、板状材料3の幅方向両端付近を下方から支持しているクランプ兼用ベンダー30A、30Bは、板状材料3の曲げ変形に応じて幅方向両端部の位置が内側へ移動するため、これに応じて内側に移動可能に構成されている。
具体的には、クランプ兼用ベンダー30A(30B)は、図5(A)、5(B)に示すように構成され、幅方向への水平移動は、回転ねじ301に螺合するクランプ兼用ベンダー30Aの本体ベース302を、回転ねじ301をサーボモータ303により回転させることでベッド2に対する相対的な位置制御を可能に構成されるリニアガイド機構などを利用することで達成することができる。
Here, the clamp and
Specifically, the clamp / bender 30 </ b> A (30 </ b> B) is configured as shown in FIGS. 5A and 5B, and the horizontal movement in the width direction is the clamp / bender 30 </ b> A that is screwed into the
ステップ4(S4)では、図2(D)に示すように、板状材料3の幅方向両端をクランプ兼用ベンダー30A,30Bにて挟み込み、図2(D)において左側のクランプ兼用ベンダー30Aを時計回転方向に所定角度回動させると共に、右側のクランプ兼用ベンダー30Bを反時計回転方向に所定量(所定回転角度)回動させる(回転角度位置制御する)ことで、幅方向両端付近をそれぞれ所定曲率(R1000mm程度)に塑性加工(円筒状に曲げ成形)する。このとき、幅方向両端付近において所定曲率(R1000mm程度)が得られるように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gが予め設定されている制御量にて位置制御され、該当の吸着盤10の位置が適当な位置となるように制御されるようになっている。
ここで、クランプ兼用ベンダー30A,30Bが本発明に係る挟持手段の一例に相当する。
In step 4 (S4), as shown in FIG. 2 (D), both ends in the width direction of the plate-
Here, the clamp /
クランプ兼用ベンダー30A,30Bは、図2(D)や図5(A)、(B)に示すように、回動軸31A、31B廻りにサーボモータ304等により回動されるクロウ部(はさみ部)30a、30bを回動させて、ベース部30c、30dとの間に、板状材料3の幅方向端部を挟み込み、この挟み込んだ状態で、更に回動軸31A、31B廻りに、クロウ部30a、30b及びベース部30c、30dを所定量(所定回転角度)回動させる(回転角度位置制御する)ことで、幅方向両端付近をそれぞれ所定曲率(R1000mm程度)に塑性加工(円筒状に曲げ成形)できるように構成されている。
なお、図5(A)に示したように、クロウ部(はさみ部)30a、30bとベース部30c、30dの対向面のそれぞれは、R1000mm程度の曲率を有して構成されている。
As shown in FIGS. 2D, 5A, and 5B, the clamp /
As shown in FIG. 5A, each of the opposing surfaces of the crow portions (scissors) 30a, 30b and the
ステップ5(S5)では、図2(E)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのうちの幅方向中心部分にあるサーボスクリュウジャッキ20Dの吸着盤10を位置制御により上昇させて、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域を幅方向端部に向けて拡張して行く。
In step 5 (S5), as shown in FIG. 2 (E), the
このとき、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域の幅方向端部に向けての拡張を達成するために、クランプ兼用ベンダー30A,30Bも予め設定されている制御量にて回転角度位置が制御されると共に、他のサーボスクリュウジャッキ20A〜20C、20E〜20Gも予め設定されている制御量にて位置制御され該当の吸着盤10の位置が適当な位置となるように制御されるようになっている。
At this time, in order to achieve expansion toward the end in the width direction of the bending region with a predetermined curvature (about R1000 mm), the rotation angle position of the clamp /
ステップ6(S6)では、図2(F)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのうちの幅方向中心部分のサーボスクリュウジャッキ20Dの両隣のサーボスクリュウジャッキ20C、20Eの吸着盤10を位置制御により上昇させて、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域を幅方向端部に向けて、更に、拡張して行く。
In step 6 (S6), as shown in FIG. 2F, the
このとき、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域の幅方向端部に向けての拡張を達成するために、クランプ兼用ベンダー30A,30Bも予め設定されている制御量にて回転角度位置が制御されると共に、他のサーボスクリュウジャッキ20A、20B、20F、20Gも予め設定されている制御量にて位置制御され該当の吸着盤10の位置が適当な位置となるように制御されるようになっている。
At this time, in order to achieve expansion toward the end in the width direction of the bending region with a predetermined curvature (about R1000 mm), the rotation angle position of the clamp /
ステップ7(S7)では、同様に、図3(A)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのうちのサーボスクリュウジャッキ20B、20C、20D、20E、20Fの吸着盤10を位置制御により上昇させて、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域を幅方向端部に向けて、更に、拡張して行く。クランプ兼用ベンダー30A,30B、他のサーボスクリュウジャッキ20A、20Gについては、ステップ6と同様に制御される。
In step 7 (S7), similarly, as shown in FIG. 3A, the
ステップ8(S8)では、図3(B)、図1(E)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのすべての吸着盤10を位置制御により上昇させて、所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域を幅方向端部まで拡張する。
In step 8 (S8), as shown in FIG. 3B and FIG. 1E, all the
このように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20G(複数の伸縮手段)を同一方向(図2、図3において下向き)に伸縮させて板状材料3に曲げ変形を与えて成形した後(ステップ3、4)、内側のサーボスクリュウジャッキ20D(サーボスクリュウジャッキ20H〜20Mのように中心付近に2つある場合(20J、20K)にはその2つ)から外側のサーボスクリュウジャッキ20A,20Gに向かって順に(徐々に)前記同一方向とは逆方向(図2、図3において上向き)に伸縮させて板状材料3に曲げ変形を与えて成形する(ステップステップ5、6、7、8)ことにより、所定曲率での曲げ変形を内側から外側に向かって徐々に拡張していくことができるため、板状材料3の幅方向全域に亘って均等に比較的小さい曲率で精度良く成形することができる。
In this way, after the
ステップ9(S9)では、図3(C)に示すように、ステップ8にて所定曲率(R1000mm程度)での曲げ領域が幅方向端部まで到達させて成形が終了したので、クランプ兼用ベンダー30A,30Bを解放する。 In step 9 (S9), as shown in FIG. 3C, the bending region at the predetermined curvature (about R1000 mm) is reached to the end in the width direction in step 8, and the molding is completed. , 30B.
ステップ10(S10)では、図3(D)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの各ロッド20a〜20gに作用する荷重をロードセンサ等により検出し、各ロッド20a〜20gに作用する荷重が均等となるように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gのロッド位置(ロッド長)を位置制御する。これにより、自重による撓みの無い状態で、板状材料3のコンター(曲率、輪郭)を測定し、所定のコンター(曲率、輪郭)が得られているか否かを検査することができる。
このため、従来のように、板状材料3が自重で撓んだ状態で測定していた場合に比べて、実際のコンター(曲率、輪郭)を精度良く取得することができる。
In step 10 (S10), as shown in FIG. 3D, the load acting on each
For this reason, the actual contour (curvature, contour) can be obtained with higher accuracy than in the conventional case where the measurement is performed in a state where the plate-
なお、本実施の形態に係る板状材料の曲げ成形装置1では、プレスブレーキ(成形機械)のように板状材料3の上方にパンチ(スライド)などの部品が存在しないため、成形後において、その場で(板状材料3をサーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの吸着盤10の上に載せた状態で)、板状材料3のコンター(曲率、輪郭)を、レーザーを用いた3D形状測定機50を利用して測定することができる。このため、従来においてプレスブレーキ(成形機械)から計測のために一旦広い場所に移動させて板状材料3のコンター(曲率、輪郭)を測定していた場合に比べて、コンター測定作業の簡略化、作業時間の削減などに貢献可能で、延いては生産効率の向上を図ることができる。
In the plate
ステップ10(S10)にて測定した結果に基づいて所定のコンター(曲率、輪郭)が得られているか否かを判断し、所定のコンター(曲率、輪郭)が得られていない場合には、ステップ3からステップ10を繰り返し、目標値と測定値との差分を考慮してサーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの吸着盤10の位置制御を実行して所定のコンター(曲率、輪郭)が得られるようにする。
It is determined whether or not a predetermined contour (curvature, contour) is obtained based on the result measured in step 10 (S10). If the predetermined contour (curvature, contour) is not obtained,
一方、ステップ10にて所定のコンター(曲率、輪郭)が得られた場合には、ステップ11(S11)へ進み、図3(E)に示すように、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gの吸着盤10の吸着を解放して、板状材料3を開放し、外部へ搬出する。
On the other hand, when a predetermined contour (curvature, contour) is obtained in
ここで、本実施の形態に係るサーボスクリュウジャッキ20A〜20Gは、図2、図4等に示すように、その出力部であるロッド20a〜20gが、サーボスクリュウジャッキ20A〜20G本体に対して伸縮(上下動)するように構成されている。
Here, as shown in FIG. 2, FIG. 4, etc., the
具体的には、内蔵されるスクリュウを電動モータにて、その回転量を制御しつつ回転させることでロッド20a〜20gの伸縮量を制御することができるように構成されている。そして、ロッド20a〜20gの先端には、球面継手や自在継手などを介して揺動可能に吸着盤10が取り付けられている。
Specifically, the amount of expansion and contraction of the
また、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gは、図4(A)に示すように、枢軸21a〜21g廻りに枢動可能にベッド2に取り付けられるが、例えばサーボモータ22a〜22gによりその枢動量(回動量)を制御することができるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 4A, the
かかる構成によれば、吸着盤10にて板状材料3を吸着して曲げ加工を行う際に、板状材料3の曲がりに対し、法線方向にロッド20a〜20gの伸縮方向(長手方向中心軸)を常時一致させることができるため、効率良く、かつ、正確に、板状材料3を所定曲率で曲げることができる。
According to such a configuration, when the
また、図4(B)に示すように、サーボモータ22a〜22gに代えて、スプリング23a〜23gにより、サーボスクリュウジャッキ20A〜20Gを、枢軸21a〜21g廻りに枢動可能に支持する構成とすることができる。
As shown in FIG. 4B, the
スプリング23a〜23gの弾性力(復元力)を比較的小さく(弱く)設定しておくことで、吸着盤10にて板状材料3を吸着して曲げ加工を行う際に、板状材料3の曲がりに倣って、法線方向にロッド20a〜20gの伸縮方向(長手方向中心軸)を自動的に一致させることができるため、簡単な構成で、効率良く、かつ、正確に、板状材料3を所定曲率で曲げることができる。
When the elastic force (restoring force) of the
以上のように、本実施の形態に係る板状材料の曲げ成形装置1によれば、従来のプレスブレーキのように3点曲げによる円筒曲げ成形を行うことなく、板状材料3の一表面側を吸着盤10により吸着して吸着盤10を移動させることで板状材料3を変形させる方法により円筒状に曲げ成形するようにしたので、簡単かつ低コストな構成でありながら、効率良く、かつ、高い精度で、航空機の外板などの板状材料を所定曲率をもって成形(円筒曲げ成形)することができる。
As described above, according to the plate-shaped
また、本実施の形態に係る板状材料の曲げ成形装置1によれば、従来のように、剛性を確保(長手方向の撓み抑制)するために巨大化したプレスブレーキを用いないため、作動エネルギの削減を図ることができ、延いては作動サイクルを短くすることが可能となるため生産効率の向上を図ることができる。
Further, according to the plate-shaped
また、チップフォーミング法は、ダイの前後の支点間距離(図8参照)が狭いので材料に変形を与えるための荷重が大きくなり、プレスに高能力が必要となるが、本実施の形態に係る板状材料の曲げ成形装置1によれば、荷重の支点間距離(30A〜30B間)が大きいので比較的小さな荷重で変形させることができる。
Further, in the chip forming method, since the distance between the fulcrum before and after the die (see FIG. 8) is narrow, the load for giving deformation to the material becomes large and the press needs high capacity. According to the plate-shaped
なお、クランプ兼用ベンダー30A,30Bの動作の一例としては、図6(A)(図2(D)等)に示すように、板状材料3の幅方向両端部を挟み込んだ状態で、右側のクランプ兼用ベンダー30Aを反時計廻りに回動し、左側のクランプ兼用ベンダー30Bを時計廻りに回動して、板状材料3を所定曲率で曲げ変形させることができる。
As an example of the operation of the clamp /
更に、図6(B)に示すように、板状材料3の幅方向端部をクランプ兼用ベンダー30Aにて挟み込んだ状態で、右側のクランプ兼用ベンダー30Aを反時計廻りに回動させる一方、左側のクランプ兼用ベンダー30Bは解放しておくことで、板状材料3の右端側を比較的小さい曲率で曲げ変形させるといった動作方法も想定できる。
Further, as shown in FIG. 6B, the right clamp /
なお、本実施の形態では、吸着盤10として真空吸着を利用することができる他、板状材料3の材質によっては電磁マグネットなどを利用した磁気吸着などとすることができる。
In the present embodiment, vacuum suction can be used as the
また、本実施の形態では、板状材料3を、航空機の外板を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸着盤10にて吸着して曲げ変形できる板状材料であれば、ポケット溝(窪み)の有無を含めて、特に限定されるものではない。
In the present embodiment, the plate-
また、本実施の形態では、図1、図2、図3、図6において、略水平にセットした板状材料3を下に凸(上が凹)の曲率で変形させた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、板状材料3を上に凸(下が凹)の曲率で変形させる場合にも適用可能である。
In the present embodiment, the case where the plate-
また、本実施の形態では、成形後の板状材料3のコンター(曲率、輪郭)をレーザーを用いた3D形状測定機50を利用して測定し、所定のコンター(曲率、輪郭)が得られるまでに1回或いは複数回成形を行うこととしたが、コンター(曲率、輪郭)の測定は、他の方法(例えばダイヤルゲージなどを用いる方法)により測定することも可能である。
Moreover, in this Embodiment, the contour (curvature, outline) of the plate-shaped
また、本実施の形態では、挟持手段であるクランプ兼用ベンダー30A、30Bを、板状材料3の幅方向の両端に備える構成として説明したが、要求される曲率によっては、両者を省略することができる、或いは少なくとも一方を省略することが可能である。
また、クランプ兼用ベンダー30A,30Bの回動機能を省略することも可能である。
In the present embodiment, the clamp /
It is also possible to omit the rotating function of the clamp /
以上で説明した実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。 The embodiment described above is merely an example for explaining the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 板状金属材料の曲げ成形装置
2 ベッド(本発明に係る装置ベース)
3 板状材料(板状金属材料)
3A ポケット溝(窪み)
10 吸着盤(本発明に係る吸着手段)
20A〜20G サーボスクリュウジャッキ(本発明に係る伸縮手段)
20a〜20g ロッド
21a〜21g 枢軸
22a〜22g サーボモータ
30A、30B クランプ兼用ベンダー(本発明に係る挟持手段)
30a、30b クロウ部(はさみ部)
30c、30d ベース部
DESCRIPTION OF
3 Plate material (plate metal material)
3A pocket groove (dent)
10 Adsorption board (adsorption means according to the present invention)
20A-20G Servo screw jack (extension / contraction means according to the present invention)
20a-
30a, 30b Crow part (scissors)
30c, 30d Base part
Claims (10)
該板状金属材料の表面に着脱可能に吸着させる吸着手段を先端に備え、基端が装置ベースに取付けられ、基端から吸着手段までの長さを伸縮可能な伸縮手段を複数有し、
前記複数の伸縮手段は、板状金属材料の曲げの外側表面を前記吸着手段が吸着可能となる位置に配置され、かつ、前記各伸縮手段の基端が、装置ベースに対して前記板状金属材料の曲げ断面に平行な面内にて枢動可能に取り付けられており、
前記板状金属材料の曲げ成形時に、前記吸着手段を前記板状金属材料の曲げの外側表面に吸着させ、その状態で前記伸縮手段を伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とする板状金属材料の曲げ成形装置。 In a plate metal material bending apparatus for bending a plate metal material,
The tip is provided with a suction means for detachably adsorbing to the surface of the plate-shaped metal material, the base end is attached to the apparatus base, and has a plurality of expansion / contraction means that can extend and contract the length from the base end to the suction means,
The plurality of expansion / contraction means are arranged at positions where the adsorption means can adsorb the outer surface of the bending of the plate-shaped metal material, and the base end of each expansion / contraction means is the plate-shaped metal with respect to the apparatus base. It is pivotally mounted in a plane parallel to the bending section of the material,
At the time of bending the plate-shaped metal material, the adsorption means is adsorbed on the outer surface of the plate-shaped metal material, and the expansion / contraction means is expanded and contracted to give the plate-shaped metal material bending deformation. An apparatus for bending a sheet metal material.
該挟持手段により前記板状金属材料の端部を厚さ方向に挟持しながら装置ベースに対して回動させること、及び前記板状金属材料の幅方向及び曲げ断面に直交する方向に設置されている前記伸縮手段が有する吸着手段を前記板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で前記伸縮手段を伸縮させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とする請求項1に記載の板状金属材料の曲げ成形装置。 A plurality of clamping means for releasably clamping the end portions of the plate-like metal material in the thickness direction are provided on both sides in the width direction of the plate-like metal material and in a direction perpendicular to the bending cross section,
The end of the plate-shaped metal material is rotated with respect to the apparatus base while the end of the plate-shaped metal material is clamped in the thickness direction by the clamping means, and is installed in a direction perpendicular to the width direction and the bending section of the plate-shaped metal material. The adsorption means included in the expansion / contraction means is adsorbed on the surface of the plate-shaped metal material, and the expansion / contraction means is expanded and contracted in this state to bend and deform the plate-shaped metal material. The bending apparatus for plate-like metal material according to 1.
吸着手段を板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で伸縮手段を伸縮および枢動させて板状金属材料に曲げ変形を与えて成形すると共に、
前記複数の伸縮手段を同一方向に伸縮させて板状金属材料に曲げ変形を与えて成形した後、内側の伸縮手段から外側の伸縮手段に向かって順に前記同一方向とは逆方向に伸縮させると共に、板状金属材料の曲がりに応じて伸縮手段を枢動させて、板状金属材料に曲げ変形を与えて成形することを特徴とする板状金属材料の曲げ成形方法。 Adsorbing means for detachably adsorbing to the surface of the plate-like metal material is provided at the tip, the base end is attached to the device base, the length from the base end to the suction means can be expanded and contracted, and the base end in the molding direction Using a plate-shaped metal material bending apparatus having a plurality of expansion and contraction means configured to be pivotable,
While adsorbing the adsorbing means on the surface of the plate-shaped metal material, in the state, the expansion and contraction means is expanded and contracted to give the plate-shaped metal material bending deformation,
The plurality of expansion / contraction means are expanded and contracted in the same direction to bend and deform the plate-like metal material, and then are expanded and contracted in the direction opposite to the same direction in order from the inner expansion / contraction means to the outer expansion / contraction means. A method of bending a plate-shaped metal material, characterized in that the plate-shaped metal material is bent and deformed by pivoting an expansion / contraction means according to the bending of the plate-shaped metal material.
板状金属材料の表面に着脱可能に吸着させる吸着手段を揺動可能に先端に備え、基端が装置ベースに取り付けられ、基端から吸着手段までの長さを伸縮可能であり、かつ、基端が、曲げ断面に平行な面内にて枢動可能に構成された伸縮手段を複数有した板状金属材料の曲げ成形装置を用いて、
吸着手段を板状金属材料の表面に吸着させ、その状態で伸縮手段を伸縮及び枢動させて前記板状金属材料に曲げ変形を与えると共に、
前記挟持手段により前記板状金属材料の両端部を曲げ変形させて成形することを特徴とする板状金属材料の曲げ成形方法。
A plurality of clamping means for releasably clamping the end of the plate-shaped metal material in the thickness direction are provided on both sides in the width direction of the plate-shaped metal material and in a direction perpendicular to the bending cross section,
An adsorption means for detachably adsorbing to the surface of the plate-shaped metal material is provided at the tip so as to be swingable, the base end is attached to the apparatus base, the length from the base end to the adsorption means can be expanded and contracted, and the base Using an apparatus for bending a plate-like metal material having a plurality of expansion and contraction means whose ends are configured to be pivotable in a plane parallel to the bending section,
The adsorption means is adsorbed on the surface of the plate-shaped metal material, and in that state, the expansion / contraction means is expanded and contracted to give bending deformation to the plate-shaped metal material,
A method for bending and forming a plate-shaped metal material, wherein both ends of the plate-shaped metal material are bent and deformed by the clamping means.
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